关于人为地表结构破损与土壤风蚀关系的定量研究

W.S.Chepil等在50年代至60年代曾系统地研究了各种自然因子对土壤风蚀的影响,建立了土壤风蚀方程.董光荣等在我国率先开展的风蚀因子实验研究探讨了土地翻耕、放牧等经济活动引起的地表结构破损对土壤风蚀的影响,但尚未给出定量关系.本文试图以风洞实验研究人为地表结构破损程度与土壤风蚀强度之间的定量关系.     

蒙古高原塔里亚特-锡林郭勒样带土壤风蚀速率的137Cs示踪分析

运用¹³⁷Cs示踪技术, 查明了蒙古高原西北-东南向的塔里亚特-锡林郭勒样带区域7个典型景观类型采样点风蚀速率及变化特征, 分析了不同区域土壤风蚀速率的主要影响因素. 研究表明: 各采样点¹³⁷Cs面积活度介于(265.63 ± 44.91)~(1279.54 ± 166.53) Bq·m^-2, 差异明显, 相应的风蚀速率分别为64.58~419.63 t·km^-2·a^-1. 样带上蒙古国境内部分, 人类活动较轻微, 由北向南, 随主要的植被景观和气候指标变化, 相应的土壤风蚀速率基本呈逐渐加大趋势, 表明该区域土壤风蚀过程主要受自然因素的影响和调节; 样带上内蒙古锡林浩特和正镶白旗2个典型草原样点风蚀速率为蒙古国巴彦淖尔典型草原样点风蚀速率的近3倍, 除导致风蚀加剧的自然条件差异之外, 通过比较两地人口密度和载畜量水平, 表明人类扰动是导致内蒙古典型草原样点风蚀加剧的主要因素之一.     

蒙古高原北部典型草原区土壤风蚀的137Cs示踪法研究

土壤风蚀是蒙古高原北部典型草原区土地退化的主导因素之一. 运用¹³⁷Cs核素示踪技术对蒙古国巴彦淖尔、哈拉和林的不同牧场和弃耕地土壤风蚀速率进行了研究. 巴彦淖尔草原牧场、割草场采样点土壤风蚀速率在64.58~169.07 t·km^-2·a^-1之间, 均为微度侵蚀水平. 哈拉和林弃耕地年均土壤风蚀厚度4.05 mm·a^-1, 风蚀速率为6723.06 t·km^-2·a^-1, 达强度侵蚀水平, 自20世纪60年代开垦以来, 表层土壤累计风蚀损失17.4 cm. 牧场和弃耕地风蚀速率的差异表明, 在蒙古高原北部典型草原区, 人为翻动表土, 发展种植业, 会导致严重的土壤风蚀发生, 而传统牧业生产方式对土壤表层扰动较少, 未导致破坏性的土壤风蚀发生, 对维持生态系统稳定性有重要作用.     

京津风沙源土壤风蚀时空格局及其演化

为了控制土壤风蚀及其产生的沙尘释放对京津地区大气环境的影响,中国政府于21世纪初实施了具有重要战略意义的京津风沙源治理工程.通过植树种草、轮牧禁牧、土地利用优化等措施,丰富了区内生物多样性,提高了区内植被盖度,生态环境得到一定程度的改善.基于野外调查、室内实验、遥感影像反演以及气象数据,本文采用《全国水土流失动态监测规划(2018～2022年)》和《区域水土流失动态监测技术规定(试行)》中指定的土壤风蚀模型,计算了京津风沙源治理以来典型年份、土地利用变化和气候变化共计3种情形下土壤风蚀,揭示了京津风沙源土壤风蚀模数和强度的时空格局及其演化规律,明确了土地利用变化、气候变化对京津风沙源土壤风蚀时空格局的影响,发现气候变化导致风蚀模数和面积的变率,与当年对应的变率相当,大于土地利用变化的影响.此外,土地利用变化情形风蚀面积总体减少,尤其是2010～2015年间减小了4.10%,说明京津风沙源治理工程发挥了重要作用,为京津风沙源治理工程效益评估以及优化布局提供科学依据.     

蒙古高原北部典型草原区土壤风蚀的137Cs示踪法研究

土壤风蚀是蒙古高原北部典型草原区土地退化的主导因素之一.运用137Cs核素示踪技术对蒙古国巴彦淖尔、哈拉和林的不同牧场和弃耕地土壤风蚀速率进行了研究.巴彦淖尔草原牧场、割草场采样点土壤风蚀速率在64.58~169.07t·km-2·a-1之间,均为微度侵蚀水平.哈拉和林弃耕地年均土壤风蚀厚度4.05mm·a-1,风蚀速率为6723.06t·km-2·a-1,达强度侵蚀水平,自20世纪60年代开垦以来,表层土壤累计风蚀损失17.4cm.牧场和弃耕地风蚀速率的差异表明,在蒙古高原北部典型草原区,人为翻动表土,发展种植业,会导致严重的土壤风蚀发生,而传统牧业生产方式对土壤表层扰动较少,未导致破坏性的土壤风蚀发生,对维持生态系统稳定性有重要作用.     

亚热带樟树和枫香林土壤呼吸动态特征

土壤呼吸是构成森林生态系统碳平衡的重要组成部分, 在全球碳平衡中扮演着十分重要的角色. 樟树(Cinnamo- mum camphora)是中国亚热带地区地带性植被常绿阔叶林的优势树种, 枫香(Liquidambar formosana)是次生演替早期的优势树种, 研究以这两种树种为主要组成的森林土壤呼吸有助于了解亚热带地区森林碳源汇时空分布格局及碳循环过程驱动因子. 本研究的目的是: (1) 比较樟树林和枫香林日、季动态特征; (2) 确定土壤温度和含水量对土壤呼吸日、季动态影响, 验证土壤呼吸与土壤温度和含水量之间的关系模型, 为模拟樟树和枫香林的土壤呼吸速率变化格局提供科学依据.     

干扰对树线生态过程的影响研究进展

作为重要的非气候因子之一,干扰与树线之间的关系已成为干扰生态学研究的重要内容之一,开展受干扰树线研究对于实施山区生态保护或修复具有重要意义.当前,关于干扰如何调控树线对气候变化的响应仍缺乏系统的研究.为此,本研究梳理了气候变化背景下多种干扰因子对树线生态过程的影响.已有的树线研究中涉及的自然干扰主要包括:火山喷发、冰川进退、野火、雪崩、生物活动、极端低温、强风等;人为干扰包括:森林砍伐、放牧、人为用火、开矿、农耕、药草采集、旅游等.在多数情况下,由于在强度、频率、持续时间上的差异,不同干扰因子对树线生态过程具有不同的效应.在干扰迹地上,根据土壤生境状况,树线变化将经历由多种环境因素驱动的原生或次生演替过程以及由气候驱动的林分变化两个主要阶段.当前研究中缺少对常见干扰因子的连续观测资料,且未能很好地区分干扰历史和气候变化对树线生态过程影响的相对贡献.相关研究需同时关注干扰因子对树线的破坏性和增益性影响,尤其加强后者研究可避免对树线干扰因子的片面认识.今后亟待开展干扰状况下的树线模拟研究.基于多种研究手段,围绕关键生态过程,针对树线人为干扰因子进行长期跟踪调查是值得尝试的研究思路.值得提出的是,青藏高原既拥有北半球最高海拔的天然树线,也分布着不同类型的受干扰树线,是开展天然树线与受干扰树线对比研究的理想区域.     

冬小麦产量动态模拟模式研究

在土壤-作物-大气综合系统中,作物的生长发育和最终产量的形成过程,实际是物质-能量的转化、物质分配积累和能量平衡的过程。所谓动态模拟,就是对作物的生存环境、作物的光合作用、呼吸作用、营养积累、输送分配及转换等一系列生理、生化过程进行模拟研究。目前一些发达国家正在深入开展作物产量的模拟模式试验研究。在我国已有的类似试验中,多     

长期施肥条件下土壤钾素固定影响因素分析

为探索长期不同施肥对土壤钾素固定的影响, 采用室内模拟试验对中国主要农田土壤, 即红壤、水稻土、灰漠土、塿土、潮土、黑土和紫色土对外源钾固定能力的差异性进行了研究, 并对长期施肥条件下土壤钾素固定的影响因素进行了因子分析和逐步回归分析. 结果表明, 施肥15年后, 不同土壤固钾能力大小顺序为: 黑土>紫色土>塿土>潮土>水稻土>灰漠土>红壤. 土壤主要黏土矿物类型明显影响其固钾能力, 此外, 对以2:1型黏土矿物为主的土壤而言, 其固钾能力还受两个主要因子的影响: 因子1包括土壤速效钾、缓效钾和K+饱和度3个因素, 因子2包括土壤阳离子交换量(CEC)、土壤有机质(SOM)和<0.002 mm黏粒含量3个因素. 在外源钾加入浓度较低(0.4~ 1.6 g•L?1)时, 因子1和因子2分别主要通过土壤K+饱和度和CEC的变化影响土壤的固钾能力; 在外源钾加入浓度较高(2.4~4.0 g•L?1)时, 因子1和因子2分别主要通过土壤K+饱和度和<0.002 mm黏粒含量的变化影响土壤的固钾能力.     

生物多样性和生态系统功能对全球变化的响应与适应:进展与展望*

  人类活动引起的土地利用/覆盖变化、气候变化、大气CO2浓度增高和氮沉降加剧等使得生物有机体的性状、种间关系、分布格局与生物多样性发生改变,进而影响生态系统过程和功能,并最终影响人类的生存和社会经济的可持续发展。应用全球变化实验结合环境梯度研究方法,我们已经就我国主要的森林生态系统和草地生态系统对全球变化的响应与适应作了初步研究。基于已开展的实验研究和数据积累,以协同研究为主要手段,结合我国独特的自然条件,今后将加强以下四个方面工作:①开展长期的多因子实验;②构建动态物种分布模拟体系;③构建数据模型融合系统;④生态系统对全球变化的区域响应和适应性的集成分析。     

耕作土壤可蚀性颗粒的风洞模拟测定

在风洞实验室对半干旱地区 3种典型土壤进行风蚀模拟测定 ,并通过粒度分析 ,揭示了耕作土壤可蚀性颗粒的粒径范围、组合特征及不同粒组含量随侵蚀风力的变化 ,指出土壤可蚀性不仅取决于土壤的内在性状 ,而且与不同风速的外在风蚀效应密切相关 ,提出不同土壤在风蚀动力机制上具有一致性     

黄土高原水蚀风蚀交错带坡耕地土壤风蚀速率空间分布

受水蚀和风蚀的交错作用,黄土高原水蚀风蚀交错带的土壤风蚀速率难以从总侵蚀中提取出,更难以描绘其坡面分布特征.本研究运用~7Be示踪技术,在神木县六道沟流域选择方向偏北的砂壤土和黏壤土坡耕地,沿与坡面走向大致平行的方向布设采样线,采集0~30 mm土壤样品,估算土壤风蚀速率,探究风蚀速率的坡面分布特征及其所指示的风况和微地貌特征.结果表明:经过风季后,表层土壤颗粒变粗,比表面积变小,有机质含量降低,这些土壤理化性质变化表明两坡面均发生风蚀.砂壤土坡面A的平均风蚀速率为1560.81 t/(km~2 a),黏壤土坡面B的平均风蚀速率为694.26 t/(km~2 a),风蚀速率在两坡面均呈现从坡顶到坡脚逐渐减小的空间分布特征.两坡面风蚀速率等值线分布不仅指示了土壤风蚀的坡面分布特征,还揭示了造成该分布的有效合成风向为北风.风蚀速率等值线的局部形状变异显示了坡面微地貌形态,等值线的变异程度显现了微地貌对风蚀速率的影响程度和范围.     

植物叶片最大羧化速率对多因子响应的模拟

植物叶片最大羧化速率是表征植物光合能力的重要参数,建立植物叶片最大羧化速率的模拟模型将有助于准确预测植物的光合作用和陆地生态系统生产力.植物叶片最大羧化速率与环境因子之间存在诸多相关性,分析植物叶片最大羧化速率与环境因子的相关关系是建立植物叶片最大羧化速率模拟模型的有效途径.对来自104篇文献的植物叶片最大羧化速率数据及其对应的环境因子进行整理和分析发现,植物叶片最大羧化速率受温度、土壤含水量、CO2浓度以及土壤含氮量的显著影响.其中,温度、土壤含水量和CO2浓度均与植物叶片最大羧化速率呈单峰型曲线关系,土壤含氮量与植物叶片最大羧化速率呈显著的线性关系.据此,建立了温度、土壤含水量、CO2浓度以及土壤含氮量综合影响的植物叶片最大羧化速率模型.验证表明,该模型能较好地模拟不同环境条件下植物叶片的最大羧化速率,为陆地生态系统模型准确模拟植物光合作用提供了参数依据.     

为高度丰收服务的土壤微生物学

生物因子与土壤生成土壤学由於В.В.杜库契也夫的经典著作而形成为一门科学。В.В.杜库契也夫的功绩在於他创造了土壤学说,这个学说把土壤看成在一系列自然因子共同影响下发育的特殊的自然历史体。按照В.В.杜库契也夫学说,成土过程的特性决定於:(1)母质、(2)氣候、(3)植物、(4)地形、(5)地区年龄。В.В.杜库契也夫强调指出上述每一因子对於土壤形成都是同等重要的。В.В.杜库契也夫明确地说明了土壤这一概念。按照他的意见,应该把那些由於水分、空气     

土壤-植物体系中锌镉稳定同位素分馏研究进展

稳定同位素分馏技术对于示踪土壤-植物体系中重金属的迁移转化过程具有重要作用.本文阐述了土壤-植物体系中锌镉迁移转化主要涉及的土壤根际过程、根系吸收过程和根部-地上部转运过程及其对应产生的同位素分馏特征.在土壤根际过程,土壤固相对锌、镉的吸附解吸反应影响重金属在土壤溶液中的移动性和同位素组成:锌轻同位素、镉重同位素倾向于被土壤固相释放进入土壤溶液;植物根系活化作用则导致土壤固相结合的锌重同位素的释放.根系吸收过程影响土壤-植物间的同位素分馏:质外体吸附锌重同位素,共质体吸收过程中低亲合力转运系统产生锌轻同位素富集,高亲合力转运系统基本不产生分馏或略产生锌轻同位素富集;植物根系存在含硫基团结合镉,并且仅有低亲合力转运系统对镉轻同位素进行吸收转运.在根部-地上部转运过程,根部区室化作用影响植物体内重金属的迁移和地上部同位素组成:锌重同位素、镉轻同位素倾向于在根部储存,导致锌轻同位素、镉重同位素向地上部迁移.在土壤-植物体系中,锌镉同位素分馏现象存在明显差异,反映出植物对锌镉元素不同的吸收、转运和储存机制.     

动态性状基因座的复合区间定位

动态性状因其广泛性和重要性而备受动植物遗传育种研究者关注. 用分子遗传学方法探索该类性状的遗传机制已成为一个极富挑战性的研究课题. 将关于时间(测定日期)的Legendre多项式镶嵌在遗传模型的每个遗传效应中, 以刻画QTL和协同因子对动态性状变化过程的作用, 从而建立动态性状基因复合区间定位分析的数学模型. 利用复合区间定位策略的优势, 提高对控制动态性状多个QTL的检测效力. 以F₂设计群体为例, 阐述了动态性状基因复合区间定位的似然分析原理, 推导了参数似然估计的EM法两步求解过程. 模拟实验证明, 相同设计条件下, 复合区间定位对分布在同一连锁群上多个影响动态性状QTL的检测效果明显好于区间定位; 随着协同因子数目的增加, 复合区间定位不但能检测出更多的甚至所有的QTL, 而且对每个QTL分辨得更加清楚. 在实际应用过程中, 应针对动态性状的变化规律, 并考虑计算成本恰当地选择协同因子数目.     

环境污染物对人体生物有效性测定的胃肠模拟研究现状

环境污染物对人体健康产生了巨大的危害, 污染物的生物利用度是人体健康风险评估中的关键因子. 本文系统介绍了模拟胃肠消化系统测定污染物对人体生物有效性的实验方法、主要控制条件、影响生物有效性的因素及其在健康风险评估研究中的应用. 同时对其在开展有机污染物的生物有效性及其代谢研究、Caco-2细胞在该类研究中的应用以及体外模拟方法的验证方面进行了展望.     

放牧对草地生态系统磷循环调控机制的研究进展与展望

放牧是全球范围内草地生态系统最主要和最直接的利用方式.磷(P)是植物生长所必需的大量元素,同时也是草地初级生产力的关键限制性养分元素,广泛参与植物的光合、呼吸等重要代谢过程.放牧通过直接和间接作用影响草地植物和土壤各组分的P含量和P库,进而通过正负两种反馈影响生态系统的P循环.目前,国内外有关放牧对草地P循环的影响机制,特别是P循环的生物学过程和机制尚不十分清楚.本文总结了有关放牧对植物和土壤各组分P含量及P库的影响及其机制,并对该领域的几个重要研究方向和亟待回答的科学问题进行了展望.未来研究中需要重点关注的问题包括:(1)土壤微生物量P组成沿不同放牧强度的变化,以及放牧对土壤微生物P源和汇的影响机制;(2)放牧如何影响土壤磷酸酶的活性(磷酸单酯酶、磷酸二酯酶、三磷酸单酯水解酶等)进而调控土壤中P的矿化过程;(3)放牧如何调控P在植物-土壤-微生物系统中的转化过程;(4)采用分子生物学和组学的手段,揭示土壤微生物在P循环及生态系统功能中的作用,以及放牧如何影响植物和根际微生物,进而调控生态系统P循环;(5)不同放牧强度如何影响植物多样性、菌根真菌多样性及两者之间的关系,进而影响植物对P...     

纵向岭谷区高速公路对沿线土壤-植物系统的影响

以纵向岭谷区云南省境内的大理-保山高速公路沿线作为案例研究区,从土壤养分、土壤重金属、土壤水分、土壤酸碱性、植物养分、植物重金属和植物多样性等7个指标入手,分析公路对沿线不同土壤-植物系统的影响,利用样点与参照点的对比分析公路对单个指标的影响,利用相关性分析,分析公路与各类指标之间的联系,最后利用灰色关联分析,比较公路对3种土壤-植物系统影响范围和强度.分析结果表明:在高速公路的影响范围内,对于公路的干扰,各类指标的表现形式不同.公路建设造成了土壤和植物中的重金属积累,而且这种积累在农田系统中表现的最为明显,公路带来了土壤的微碱化,这种效应在灌草丛系统中表现的最为明显.对林地和灌草丛系统来说,公路是影响沿线土壤重金属、土壤水分、植物重金属、植物多样性这四类指标分布的主要因素,对农田系统来说,公路是影响农田的土壤重金属和植物重金属的分布的主要因素;与公路没有显著相关性的指标,公路通过土壤-植物系统内各指标形成的影响链间接起作用.总体对比3种土壤-植物系统,高速公路对林地和农田的影响多集中于距公路10m以内的地带,对灌草丛的影响多集中于距公路30m左右的地带.     

纵向岭谷区公路建设对沿线地区土壤质量的影响

以纵向岭谷区内丽江-大理-保山-龙陵公路沿线作为案例研究区,利用空间替代时间的方法研究公路建设对沿线公路上下坡不同类型土壤质量的影响,并对土壤质量的恢复进行预测.研究表明,公路建设对自然土壤和人工土壤质量都有较大的影响,公路在施工期对土壤质量的影响较大;公路建设对其下坡土壤质量的影响大于上坡,下坡影响范围为距公路200m,上坡为距公路150m.土壤质量受到工程扰动后恢复状况很大程度上和公路的破坏程度、公路的营运时间、当地植被的恢复状况以及土壤有机质、全氮等各要素是密切相关的,其中公路建设是最重要的影响因素.对公路周边土壤质量的恢复情况进行预测,结果表明经过10年的恢复,植被覆盖度恢复到对照的30%时,土壤质量恢复到44%,说明公路周边土壤一经破坏,需要经过相当长的时间来恢复.在公路施工和营运期,应尽可能的控制人为影响以降低干扰.